Устройство для измерения давления

Устройство для измерения давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения давления в цилиндре поршневых машин. Устройство включает корпус 1, прижимной элемент 2, упругий элемент 3, блок 13 питания, регулируемый усилитель 11, регистрирующее устройство 14, рабочий 4 и компенсирующий 5 тензорезисторы, электрически связанные с блоком 13 питания и регулируемым усилителем 11, выход которого связан с регистрирующим устройством 14, две поверхностные термопары 6, 7, горячие спаи которых, выполненные из термоэлектродов 8, 9, покрывают незащемленную часть упругого элемента полностью. Горячий спай одной термопары расположен на одной стороне упругого элемента, а горячий спай другой - на другой стороне упругого элемента, а каждый термоэлектрод каждой термопары подключен к электронному вычислительному управляющему блоку 12, выход которого связан с управляющим входом усилителя 11. Коэффициент усиления усилителя 11 изменяется с учетом изменения температуры упругого элемента 3. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ÄÄSUÄÄ 1597625 А1 (д ) С 01 ?. 9/04,(21) 4608880/24-10 (22) 24. 11.88 (46) 07. 10,90. Вюп. N 37 (71) Ростовский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В.В.Черников, В.Д.Карминский, Н.Г.Дичев, А.М.Елманов и С.В.Стрельников (53) 531,787 (088.8) (56) Труды Всесоюзного заочного машиностроительного института, 1975, Р 9, с.53-56. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повы— сить точность измерения давления в цилиндре поршневых машин. Устройство включает корпус 1, прижимной элемент

2, упругий элемент 3, блок 13 питания, регулируемый усилитель 11, реI

2 гистрирующее устройство 14, рабочий

4 и компенсирующий 5 тензорезисторы, электрически связанные с блоком 13 питания и регулируемым усилителем 11, выход которого связан с регистрирующим устройством 14, две поверхностные термопары 6, 7, горячие спаи которых, выполненные из термоэлектродов 8, 9, покрывают незащемленную часть упругого элемента полностью. Горячий спай одной термопары расположен на одной стороне упругого элемента, а горячий спай другой — на другой стороне упругого элемента, а каждый термоэлектрод каждой термопары подключен к электронному вычислительному управляющему блоку 12, выход которого связан с управляющим входом усилителя 11. Коэффициент усиления усилите- . ля 11 изменяется с учетом изменения температуры упругого элемента 3.

2 ил, 1597625

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения давлений в средах с изменяемой температурой, в

5 частности в цилиндре поршневой машиныы.

Цель изобретения — повышение точности работы устройства.

На фиг.1 и 2 изображено предлагае- 1р мое устройство.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства с датчиком давления, у которого горячие спаи каждой термопары расположены на обеих 15 поверхностях упругого элемента. В корпусе 1 с помощью прижимного элемента 2 жестко закреплен упругий элемент 3 (мембрана). На упругом элементе 3 расположен рабочий тензорезис-2р тор 4, а компенсирующий тензорезистор 5 расположен на корпусе 1. На упругом элементе 3 расположены горячие спаи термопар 6 и 7, выполненные из термоэлектродов 8 и 9 каждый. Выводы 25 тензорезисторов 4 и 5 подсоединены через разъем 10 к регулирующему усилителю 11, управляющий вход которого связан с электронным вычислительным управляющим блоком 12. Также через Зр разъем 10 тензорезисторы соединены с блоком 13 питания. Выход регулируемого усилителя 11 связан с регистрирующим устройством 14. В качестве электронного вычислительного управляющего блока может быть использован микропроцессор.

На фиг.2а изображено выполнение упругого элемента 3 с установленными на нем рабочим тензорезистором 4 и 4р термопарами 6 и 7 из термоэлектродов

8 и 9. Показаны выводы 15 рабочего тензорезистора 4, выводы 16 термопар.

На фиг.2б изображен вариант выполнения упругого элемента 3 с расположе- 45 нием на нем термоэлектродов 9. Показаны выводы 15 тензорезистора 4, выводы 16 термопар и связь упругого элемента с блоком 12, выполненная с помощью проводника 17 из материала упругого элемента.

Устройство работает следующим образом.

При изменении давления P измеряе- мой среды упругий элемент 3 изменяет

55 свой прогиб. При этом изменяется про гиб расположенного на упругом элемен те 3 рабочего тензорезистора 4, а следовательно, изменяется его conpo4 тивление. Изменение сопротивления рабочего тензорезистора 4 приводит к изменению тока в диагонали полумоста, который обычно составляет рабочий и компенсирующий тензорезисторы. Ток, йротекающий через диагональ полумоста, усиливается в регулируемом усилителе 11. Питание моста, а следовательно, и тензорезисторов осуществляется блоком 13 питания. При этом подразумевается, что прогиб упругого элемента 3 и изменение сопротивления рабочего тензорезистора 4 пропорциональны изменению давления измеряемой среды. Это достигается соответствующим выбором геометрических размеров упругого элемента 3, характеристик

r тензорезисторов и качеством изготовления корпуса 1 и прижимного элемента 2.

При изменении сопротивления рабо-, чего тензорезистора 4 вследствие изменения его температуры изменение .

I величины тока в диагонали полумоста не происходит, так как изменяется температура и сопротивление компенсирующего тензорезистора 5 и полумост остается уравновешен.

Сигнал, вырабатываемый термопарами 6 и 7, поступает в блок 12. Обработка сигнала, пропорционального средней температуры упругого элемента 3, осуществляется в блоке 12 по жесткой, заранее заложенной программе, Сигналы, пропорциональные температурам на обеих поверхностях упругого элемента 3, складываются и полученный результат делится пополам, т ° е. определяется средняя температура упругого элемента. Если эта температура не отличается от заданного значения, а именно от той температуры, при которой производилась тарировка преобразователя на стенде (обычно это масляный грузопоршневый манометр), сигнал, проходя через регулируемый усилитель 11, усиливается в нем с коэффициентом усиления, равным коэффициенту усиления при тарировке на стенде, и далее поступает на вход регистрирующего устройства 14.

При изменении температуры измеряемой среды изменяется температура упругого элемента 3, рабочего тензорезистора 4 и компенсирующего тензорезистора 5, а в силу их близкоГо расположения их температуры примерно равны. При этом исключается сущест5 15976 венная часть погрешности, вызываемаязависимостью характеристик тенэорезистора от его температуры.

Изменение температуры упругого элемента 3 приводит к изменению сиг-нала, поступающего в блок 12 от термопар 6 и 7, который становится отличным от первоначального. При этом на выходе блока 12 формируется сигнал по известной программе и поступает на управляющий вход регулируемого усилителя 11, изменяя коэффициент его усиления так, что усиленный сигнал на выходе регулируемого усилителя 11 становится пропорциональным прогибу упругого элемента 3, а, следовательно, и измеряемому давлению с учетом изменения температуры упругого элемента 3. На регистрирующее устройство 14 поступает сигнал с выхода регулируемого усилителя 11, пропорциональный давлению, измеряемой среды.

Обычно упругий элемент 3 выполнен из сплавов с большим содержанием хрома и никеля. При этом известно, что такой сплав можно использовать в качестве термоэлектрода для термопары в паре со сплавом меди с никелем. 3О

На фиг.2б показан вариант выполнения упругого элемента 3 с размещенными на нем термоэлектродами 9, например, копеля. При этом к блоку 12 подключаются проводники 16 и 17, а горячие. спаи термопар 6 и 7 образуются поверх- 35 ностями контакта термоэлектродов 9 с упругим элементом 3. Проводник 17 должен быть выполнен из материала упругorо элемента 3.

Изготовление горячих спаев термопар в обоих вариантах на фиг.2 может быть выполнено методом электровакуумного напыления требуемых сплавов на поверхность упругого элемента. При

25 6 этом после нанесения на термоэлектрод, расположенный на стороне упругого элемента, противоположной к измеряемой среде, тем же методом изолятора например, 5 0, А1 0з или Я И„можно на изоляторе сформировать рабочий тензорезистор (используя ту же технологию, например, напыпением решетки из TiAlq O q) . Незначительная толщина пленок (2-3 мкм) практически не изменит характеристик упругого элемента.

Выводы термопар возможно осуществить через герметизируемые каналы в корпусе 1 и прижимном элементе 2. формула изобретения

Устройство для измерения давления, содержащее датчик давления с чувствительным элементом в виде мембраны, рабочий и компенсирующие тензорезисторы, включенные в измерительный мост, выход которого через усилитель подключен к регистратору, и блок питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введен электронный вычислительный управляющий блок, а датчик давления снабжен двумя термопарами в виде плоских круглых термоэлектродов, горячие спаи которых расположены на поверхностях мембраны с двух ее сторон, при этом диаметр термоэлектродов равен диаметру рабочей части мембраны, а на термоэлектроде,расположенном на стороне мембраны, противоположной к измеряемой среде, через изолятор закреплен рабочий тензорезистор, при этом электронный вычислительный управляющий блок своими входами соединен с термоэлектродами, а выходом подключен к управляющему входу усилителя, который выполнен р егулир уемым.

159 7625

Составитель Н.Матрохина.

Корректор С.Шевкун

Редактор Е,Папп

Техред M.Õoäàíè÷

Заказ 3044 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101